化学除盐水处理设计中的几点体会
韩鹏刘绪平杜国蛟
(大兴安岭地区建委) (黑龙江省政府房产处) (中国天辰化学工程公司黑龙江分公司)
[摘要]根据工程实例，对化学除盐水处理原理及系统流程进行了论述，阐述了无顶压逆流再生工艺的优点：再生剂比耗降低、出水水质高、工作交换容量提高。
[关键词】树脂交换剂无项压逆流再生失效水质容量

我们知道，水的软化处理仅仅是除掉水中的Ca2；、Mg2+离子；而水的除盐处理是除掉水中溶解的盐类。目前在国内已经应用的除盐工艺有以下几种类型：
①化学除盐⋯离子交换法
②电力除盐⋯电渗析法
③压力除盐⋯反渗透法
④热力除盐⋯蒸馏法
在这里我只对化学除盐加以简单的介绍。
例如：双城恒达公司玉米淀粉深加工工程无离子水站的设计，根据当地的水质情况及工艺提出的对水质的要求，结合本地区的具体情况，经过多方案的技术经济比较，确定采用一级除盐加混床化学水处理方式。

1化学除盐原理
化学除盐工艺过程，是将原水通过H型阳离子交换器和OH型阴离子交换器，经过离子交换反应，将水中的阴、阳离子除掉，从而制得高纯水。
1．1阳床离子交换反应
阳床一般采用强酸性阳离子交换树脂RS03H作为交换剂，它只能与水中的阳离子发生如下的交换反应：

从上述反应可知，原水经阳床发生交换反应之后，出水是酸性水，即水中的阳离子几乎都等当量的转变成氢离子。此时HC03一已分解成为二氧化碳，即
H++HC03一C02 f+H20
可由除碳器将二氧化碳除掉。阳床失效后，一般采用一定浓度的盐酸或硫酸进行再生，其反应式如下：

采用一级除盐加混床水处理系统，首先要确定阴、阳离子交换器的规格及台数。根据工艺用水量5t／h，自身水耗按总用水量的20％计算，总用水量Q=6t／h。选取阴离子交换器：嘶00 2台一开一备，由于原水硬度大，选取阳离子交换器：①1000 2台一开一备。
阳离子交换器的运行周期为23．2小时，实际运行流速为7．65m／h。阴离子交换器的运行周期为23．6小时，实际运行流速21．2m／h。交换器运行流速的快慢与出水水质有很大关系，通水速度过快，则离子交换过程中离子扩散来不及进行，不能保证出水质量；通水速度过慢，则因树脂表面水膜增厚，离子的膜扩散减慢，所以反应产物不能及时去掉，妨碍反应继续进行。最大流速的决定，从工艺上讲，化学的因素是交换带的宽度。原水硬度高，通水流速快时，交换带就宽，离子交换树脂的利用率低；物理的因素是压力损失(造成交换剂的碎裂)的限制。因此，运行流速随交换剂的种类、交换器结构性能、原水中硬度的含量等因素的不同而异。
水处理系统流程如下：
生水外网一强酸阳离子交换器一除碳器一中间水箱一中间水泵一强碱阴离子交换器一除盐水箱一除盐水泵一混合离子交换器一无离子水箱一无离子水泵一工艺装置区处理后的除盐水水质如下：
总硬度一0 电导率：0．1—0．5us／cmSi02。<0．02mg／L
3离子交换器的选择
强酸阳离子交换器、强碱阴离子交换器均采用无顶压逆流再生。逆流再生是对流再生工艺之一，由于工艺流程更趋合理，所以它具有以下优点：
3．1 再生剂比耗降低：逆流再生离子交换器失效时，树脂层中离子的分布状态与顺流再生是相同的，然而，逆流再生工艺的不同点，一是再生之前不需将全部树脂进行反洗，这样失效树脂层的离子分布状态并不发生改变；另是再生液自下而上的流过树脂层，使保护层中没有失效的树脂仍保留原有型态，由于树脂层未被搅乱，这一层态分布满足了各层排代的有利再生条件，即再生剂首先再生亲和力小的离子，再由这亲和力小的离子排代亲和力大的离子，这就缩小了再生过程中交换离子亲和力之间的差距，从而提高了再生效率。
3．2出水水质高：在离子交换器失效时，由于工作层的存在，底层树脂的失效度是很低的，这部分树脂在再生过程中，与大量新鲜的再生液接触，使之再生的更加彻底，因此使出水质量比顺流再生大为提高。
3．3工作交换容量提高：树脂的工作交换容量取决于树脂的再生度和失效度。逆流再生工艺，在同样再生水平条件下，可以取得较高的再生度，则树脂的工作交换容量可以比顺流再生工艺高出10～30％。
逆流再生工艺使树脂的工作交换容量增加，主要表现在低再生水平的条件下，如果采用再生水平很高，则两种再生方式树脂的再生度都已很高，工作交换容量的增加就不明显了。有资料表明，在经济再生比耗下，顺流再生时出水区树脂的再生度仅能达到50～60％，而逆流再生时，保护层的再生度都能达到90％以上，甚至100％，因此在相同的再生水平下，逆流再生工艺表现有更高的交换容量。
无顶压逆流再生离子交换器是针对有顶压交换器的缺点(顶压系统复杂再生操作麻烦)而产生的一种新型逆流再生工艺。它不需要外接气源或水源施以顶压而进行逆流再生的方法。这种交换器具备了对流再生工艺的所有优点。由于取消了流体顶压系统，不仅给操作和管理带来方便，并且节省了设备投资。因在较高的逆流流速下，树脂不会乱层，所以逆流再生安全可靠。

来稿日期：2000—11—13